抗几何攻击鲁棒图像水印算法研究

论文摘要

随着数字多媒体技术以及因特网技术的飞速发展,多媒体产品的安全问题成为目前一个相当重要而又富有挑战性的研究课题。数字水印技术是实现数字产品版权保护的一种有效方法,目前已成为信息安全领域的一个研究热点,也是信息隐藏研究领域的一种重要分支,因此,对数字水印领域中关键技术的研究有着重要的理论和现实意义。目前数字水印算法的抗攻击能力还不能完全达到应用的要求,如何解决抗几何攻击被认为是提高水印算法鲁棒性的关键问题。本文从信息安全、版权保护等问题出发,对当前数字水印技术的研究热点—抗几何攻击的数字图像水印技术进行了广泛而深入的研究。文本主要做了如下研究工作:1.以伪Zernike矩理论及图像归一化技术为基础,提出了一种可有效抵抗几何攻击的数字图像水印新方案。该方案首先利用图像归一化技术将原始载体映射到几何不变空间内,以消除缩放、平移之影响;然后结合伪Zernike矩的旋转不变特性,计算出归一化图像的伪Zernike矩;最后选取部分低阶伪Zernike矩,并采纳量化调制策略将水印信息嵌入到伪Zernike矩幅值中。仿真实验结果表明,该数字图像水印方案不仅具有良好的透明性,而且具有较强的抵抗常规信号处理、几何攻击、联合攻击等能力,整体性能优于Zernike矩图像水印方案。2.以多尺度空间理论及图像归一化技术为基础,提出了一种基于图像特征可有效抵抗几何攻击的数字水印新算法。该算法首先利用Harris-Laplace算子从载体图像中提取出稳定的特征点;然后根据特征尺度自适应确定局部特征区域,并对其实施归一化处理;最后结合预失真补偿理论,采纳DFT（Discrete Fourier Transform）中频幅值比较策略将水印信息重复嵌入到多个归一化局部特征区域内。仿真实验表明,该算法不仅具有较好的透明性,而且对常规信号处理（中值滤波、边缘锐化、叠加噪声和JPEG压缩等）和几何攻击（包括全局仿射变换、局部失真等）均具有较好的鲁棒性。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 课题研究的背景和意义
• 1.2 数字水印技术概述
• 1.2.1 数字水印的原理
• 1.2.2 数字水印的研究现状
• 1.2.3 数字水印的基本特征
• 1.2.4 数字水印的分类
• 1.2.5 数字水印的应用
• 1.3 数字图像水印基础理论
• 1.3.1 图像水印系统的基本模型
• 1.3.2 影响图像水印性能的因素
• 1.3.3 图像水印的攻击方法
• 1.3.4 图像水印的测评
• 1.4 本文的创新点和主要内容
• 第二章 抗几何攻击图像水印算法综述
• 2.1 图像的几何攻击问题
• 2.2 抗几何攻击的现有图像水印算法研究
• 2.2.1 基于图像校准的水印算法
• 2.2.2 基于穷举搜索的水印算法
• 2.2.3 基于同步不变量的鲁棒图像水印算法
• 2.2.4 基于模版或可识别结构的鲁棒图像水印算法
• 2.2.5 基于特征的鲁棒图像水印算法
• 2.3 本章小结
• 第三章 基于伪ZERNIKE 矩的鲁棒图像水印算法研究
• 3.1 引言
• 3.2 伪ZERNIKE 矩基本理论
• 3.2.1 伪Zernike 矩的定义
• 3.2.2 伪Zernike 矩的性质
• 3.3 基于图像归一化的RST 不变伪ZERNIKE 矩
• 3.4 基于伪ZERNIKE 矩的图像水印算法
• 3.4.1 数字水印的嵌入
• 3.4.2 数字水印的检测
• 3.5 仿真实验结果与讨论
• 3.5.1 检测性能测试
• 3.5.2 抗攻击能力测试
• 3.5.3 实验结果讨论
• 3.6 本章小结
• 第四章 一种基于图像特征点的强鲁棒数字水印算法
• 4.1 引言
• 4.2 特征点提取和局部特征区域划分
• 4.2.1 尺度自适应Harris 算子
• 4.2.2 自动尺度选择和尺度不变特征点
• 4.2.3 局部特征区域的自适应划分
• 4.3 基于矩的图像归一化技术
• 4.3.1 仿射变换及其性质
• 4.3.2 图像归一化方法
• 4.4 基于特征点的图像水印算法
• 4.4.1 数字水印的嵌入
• 4.4.2 数字水印的检测
• 4.5 仿真实验结果
• 4.5.1 检测性能测试
• 4.5.2 抗攻击能力测试
• 4.6 本章小结
• 第五章 总结和展望
• 5.1 本文工作总结
• 5.2 数字水印技术的展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间发表的论文
• 攻读硕士学位期间参与的科研项目